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CN119673803A - 等离子体处理装置及方法 - Google Patents

等离子体处理装置及方法 Download PDF

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CN119673803A
CN119673803A CN202411149052.5A CN202411149052A CN119673803A CN 119673803 A CN119673803 A CN 119673803A CN 202411149052 A CN202411149052 A CN 202411149052A CN 119673803 A CN119673803 A CN 119673803A
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CN
China
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plasma
wavelength
wavelength band
intensity ratio
optical
Prior art date
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Pending
Application number
CN202411149052.5A
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English (en)
Inventor
姜知惠
刘永俊
金是勋
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Semes Co Ltd
Original Assignee
Semes Co Ltd
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Publication date
Application filed by Semes Co Ltd filed Critical Semes Co Ltd
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H01J37/32972—Spectral analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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Abstract

本发明提供能够在晶圆键合工序或基板键合工序之前通过等离子体对晶圆或基板的表面进行前处理的等离子体处理装置及方法，可以包括：处理室，内部形成有用于容纳晶圆或基板的容纳空间；等离子体发生装置，为了在晶圆键合工序或基板键合工序之前对所述晶圆或所述基板的表面进行前处理，将提供至所述处理室的工程气体激发至等离子体状态；光学测定装置，能够测定从所述等离子体发生装置所产生的等离子体中辐射出的光的光学特性值；以及控制部，以所述光学测定装置中所测定到的所述特性值为基准预先预测或判断晶圆键合后的晶圆键合强度或基板键合后的基板键合强度。

Description

等离子体处理装置及方法
技术领域
本发明涉及等离子体处理装置及方法，更具体地涉及能够在晶圆键合工序或基板键合工序之前通过等离子体对晶圆或基板的表面进行前处理的等离子体处理装置及方法。
背景技术
通常，硅是制造半导体芯片时广泛用到的重要原材料。硅晶圆是制造作为半导体原板的基板的基础材料，可以通过使高纯度硅在电炉等熔池内生长成为单晶硅后经过切断研磨等工序来制造。为了克服二维集成度增加的极限并增加器件的功能性密度(funct iona l dens ity)，基于硅的半导体集成技术是朝着至少两个以上的晶圆被三维层叠的三维层叠集成电路(3D-stacked I C)的技术发展。
晶圆键合(wafer-to-wafer,W2W bond i ng)可以使用于用来形成半导体装置的多种半导体工程应用中。作为适用晶圆键合的半导体工程应用的示例有基板设计(engineer i ng)和集成电路的制作、微机电系统(Mi cro-e l ectro Mechan i ca l System；MEMS)的封装和封胶化以及多片的层叠(3D-i ntegrat i on)等。
同时，在这样的晶圆键合工序之前实施等离子体处理工序，在所述等离子体处理工序中，为了晶圆的即将粘合的表面的分界面上的共晶键合(Eutect i c Bond i ng)而在另外的处理室中利用等离子体进行亲水化处理、清洗处理、蚀刻处理或者平坦化处理等前处理。
发明内容
要解决的问题
以往，等离子体处理工序进行得不够充分或过度进行导致了后续晶圆键合工序中生产出的晶圆的键合强度未达到基准值的不良现象，然而，尚无能够事先避免这种不良现象的解决办法，因此在确定等离子体处理工序的方案时，需要从经验上重复实施无数次的实验，由此导致了工程方案的确定时间和费用大幅度增加，或者即便是从经验上已经确定的方案，但在多种环境条件下无法同等地适用，因此变得不正确或者可信度降低，其结果是存在不能防止晶圆的键合强度不达到基准值的不良现象的诸多问题。
本发明是用于解决包含上述问题在内的诸多问题，其目的在于提供一种等离子体处理装置及方法，其利用在等离子体处理过程中产生的等离子体的对应活性氧的相对短波长带的发光强度值和相对长波长带的发光强度的波长强度比，能够以较高的可信度预测后续进行晶圆键合工序之后的晶圆键合强度。然而，这样的课题仅仅是例示性的，本发明的范围并不被这些课题所限定。
解决问题的手段
基于本发明构思且用于解决上述问题的等离子体处理装置可以包括：处理室，内部形成有用于容纳晶圆或基板的容纳空间；等离子体发生装置，为了在晶圆键合工序或基板键合工序之前对所述晶圆或所述基板的表面进行前处理，将提供至所述处理室的工程气体激发至等离子体状态；光学测定装置，能够测定从所述等离子体发生装置所产生的等离子体中辐射出的光的光学特性值；以及控制部，以所述光学测定装置中所测定到的所述特性值为基准预先预测或判断晶圆键合后的晶圆键合强度或基板键合后的基板键合强度。
此外，根据本发明，所述光学测定装置可以是在产生等离子体的期间能够测定出通过光端口辐射的光的第一波长带的第一发光强度值，且同时能够测定出第二波长带的第二发光强度值的光学发射光谱装置。
此外，根据本发明，所述控制部可以包括：波长强度比计算部，在产生等离子体的期间，计算出所述第一发光强度值与所述第二发光强度值的波长强度比；以及平均波长强度比计算部，至少从所述波长强度比不会再上升或下降的饱和区间、峰值区间、收敛区间中选择一个以上区间并计算出平均波长强度比。
此外，根据本发明，所述控制部还可以包括辨别部，所述辨别部在所述平均波长强度比属于基准范围时输出正常辨别信号，或者当所述平均波长强度比超过所述基准范围时输出异常辨别信号。
此外，根据本发明，所述控制部还可以包括键合强度预测值计算部，所述键合强度预测值计算部通过所述平均波长强度比乘以换算系数来计算出晶圆键合强度预测值或基板键合强度预测值。
此外，根据本发明，所述第一波长带可以包括在对应于活性氧的波长带中波长相对短的波段；所述第二波长带可以包括在对应于活性氧的波长带中波长相对长的波段。
此外，根据本发明，所述第一波长带可以包括595nm～598nm；所述第二波长带可以包括634nm～636.5nm。
此外，根据本发明，所述光学测定装置可以包括：第一光学传感器，在产生等离子体的期间通过第一滤光器测定第一波长带的第一发光强度值；以及第二光学传感器，在产生等离子体期间通过第二滤光器测定第二波长带的第二发光强度值。
此外，根据本发明，所述第一滤光器可以是使所述第一波长带的光通过的第一带通滤光器；所述第二滤光器可以是使所述第二波长带的光通过的第二带通滤光器。
此外，根据本发明，所述第一波长带可以包括595nm～598nm；所述第二波长带可以包括634nm～636.5nm。
另外，基于本发明构思并用于解决上述问题的等离子体处理方法中，所述等离子体处理方法可以由包括：处理室，内部形成有用于容纳晶圆或基板的容纳空间；等离子体发生装置，为了在晶圆键合工序或基板键合工序之前对所述晶圆或所述基板的表面进行前处理，将提供至所述处理室的工程气体激发至等离子体状态；光学测定装置，能够测定从所述等离子体发生装置所产生的等离子体中辐射出的光的光学特性值；以及控制部，以所述光学测定装置中所测定到的所述特性值为基准预先预测或判断晶圆键合后的晶圆键合强度或基板键合后的基板键合强度的等离子体处理装置来实施，所述等离子体处理方法可以包括：步骤(a)，利用所述光学测定装置在产生等离子体的期间测定出辐射的光的第一波长带的第一发光强度值，且同时测定出第二波长带的第二发光强度值；步骤(b)，利用所述控制部，计算出所述第一发光强度值与所述第二发光强度值的波长强度比；以及步骤(c)，利用所述控制部至少从所述波长强度比不会再上升或下降的饱和区间、峰值区间、收敛区间中选择一个以上区间并计算出平均波长强度比。
此外，根据本发明，在所述步骤(c)之后还可以包括步骤(d)，在所述步骤(d)中，利用所述控制部在所述平均波长强度比属于基准范围时输出正常辨别信号，或者当所述平均波长强度比超过所述基准范围时输出异常辨别信号。
此外，根据本发明，所述步骤(d)中，可以在进行等离子体处理工序的途中判断出所述正常辨别信号或所述异常辨别信号并实时地输出，或者在等离子体处理工序全部结束后，后续输出所述正常辨别信号或所述异常辨别信号。
此外，根据本发明，在所述步骤(a)之前还可以包括步骤(e)，在所述步骤(e)中，测定以往的等离子体处理工序的等离子体所产生的光的以往平均波长强度比，并且实际测定通过以往平均波长强度比来进行等离子体处理的晶圆的实际晶圆键合强度或基板的实际基板键合强度，从而设定所述基准范围。
此外，根据本发明，在所述步骤(c)之后还可以包括步骤(f)，在所述步骤(f)中，利用所述控制部通过所述平均波长强度比乘以换算系数来计算出晶圆键合强度预测值或基板键合强度预测值。
此外，根据本发明，在所述步骤(a)之前还可以包括步骤(g)，在所述步骤(g)中，测定以往的等离子体处理工序的等离子体所产生的光的以往平均波长强度比，并且实际测定通过以往平均波长强度比来进行等离子体处理的晶圆的实际晶圆键合强度或基板的实际基板键合强度，从而设定所述换算系数。
此外，根据本发明，在所述步骤(a)中，所述第一波长带可以包括595nm～598nm；所述第二波长带可以包括634nm～636.5nm。
此外，根据本发明，在所述步骤(a)中，可以利用在产生等离子体的期间能够测定出通过光端口辐射的光的第一波长带的第一发光强度值且同时能够测定出第二波长带的第二发光强度值的光学发射光谱装置。
此外，根据本发明，在所述步骤(a)中，可以利用在产生等离子体的期间通过第一滤光器测定第一波长带的第一发光强度值的第一光学传感器、以及在产生等离子体期间通过第二滤光器测定第二波长带的第二发光强度值的第二光学传感器。
另外，基于本发明构思并用于解决上述问题的等离子体处理装置可以包括：处理室，内部形成有用于容纳晶圆或基板的容纳空间；等离子体发生装置，为了在晶圆键合工序或基板键合工序之前对所述晶圆或所述基板的表面进行前处理，将提供至所述处理室的工程气体激发至等离子体状态；光学测定装置，能够测定从所述等离子体发生装置所产生的等离子体中辐射出的光的光学特性值；以及控制部，以所述光学测定装置中所测定到的所述特性值为基准预先预测或判断晶圆键合后的晶圆键合强度或基板键合后的基板键合强度；所述光学测定装置是在产生等离子体的期间能够测定出通过光端口辐射的光的第一波长带的第一发光强度值，且同时能够测定出第二波长带的第二发光强度值的光学发射光谱装置；所述控制部可以包括：波长强度比计算部，在产生等离子体的期间，计算出所述第一发光强度值与所述第二发光强度值的波长强度比；平均波长强度比计算部，至少从所述波长强度比不会再上升或下降的饱和区间、峰值区间、收敛区间中选择一个以上区间并计算出平均波长强度比；以及辨别部，在所述平均波长强度比属于基准范围时输出正常辨别信号，或者当所述平均波长强度比超过所述基准范围时输出异常辨别信号；所述第一波长带可以包括595nm～598nm；所述第二波长带包括634nm～636.5nm。
发明的效果
根据如上所述那样构成的本发明的多个实施例，可以利用在等离子体处理过程中产生的等离子体中对应于活性氧的相对短波长带的发光强度值和相对长波长带的发光强度的波长强度比，能够以较高的概率例如95％以上的概率预测后续进行晶圆键合工序之后的晶圆键合强度，并且利用这一点可以实时地确定等离子体工序的方案，或者在等离子体处理后迅速且准确地确定等离子体工序的方案，防止晶圆键合强度下降的不良品的产生现象，可以生产出优质的产品，大幅度提高产品收率，即便等离子体工艺条件或者晶圆的规格或工艺环境等发生了改变，也能够以较高的概率事先预测晶圆键合强度，从而有效地利用于广泛的等离子体处理工序中。当然，本发明的范围并不由这些效果所限定。
附图说明
图1是示意性地绘示出根据本发明一部分实施例的等离子体处理装置的剖视图；
图2是绘示出图1的等离子体处理装置的控制部的框图；
图3是绘示出在图1的等离子体处理装置的控制部中算出的波长强度比的饱和区间的图表；
图4是绘示出在图3的等离子体处理装置的控制部中算出的波长强度比的饱和区间中平均波长强度比与晶圆键合强度之间的关系的图表；
图5是绘示出当用决定系数来分别考虑图3的对应于活性氧(O2+)状态的平均波长强度比、对应于氧(O)的波长强度以及对应于羟基(OH)的波长强度时的差别的图表；
图6是示意性地绘示出根据本发明另一部分实施例的等离子体处理装置的剖视图；
图7是绘示出根据本发明一部分实施例的等离子体处理方法的顺序图；
图8是绘示出根据本发明另一部分实施例的等离子体处理方法的顺序图；
图9是绘示出根据本发明又一部分实施例的等离子体处理方法的顺序图；
图10是绘示出根据本发明又一部分实施例的等离子体处理方法的顺序图；
附图标记说明：
1 晶圆； 10 处理室；
11 气体供应管线； 12喷淋头；
13 气体排出管线； S基座；
20 等离子体发生装置； 21、22电力供应管线；
30 光学测定装置； P 等离子体；
31 光端口； 32 光学发射光谱装置；
30-1 第一光学传感器； 30-2第二光学传感器；
F1 第一滤光器； F2 第二滤光器；
40 控制部； 41 波长强度比计算部；
42 平均波长强度比计算部； 43 辨别部；
44 键合强度预测值计算部； 100、200等离子体处理装置。
具体实施方式
下面，参照附图详细描述本发明的一些优选实施例。
本发明的实施例旨在向本领域技术人员更完整地描述本发明，以下实施例可以变更为几种不同的形态，本发明的范围不限于以下实施例。相反，这些实施例旨在使本公开更加彻底和完整，将本发明的精神充份地传递给本领域技术人员。此外，为了说明的方便和清楚起见，附图中的各层的厚度或大小被夸大。
本说明书中使用的术语用于描述特定实施例，并非用于限制本发明。如本说明书中所使用的那样，单数形式可以包括复数形态，除非在上下文中明确指出其他情况。此外，本说明书中使用的“包括”是特别指定所涉及的形状、数字、步骤、操作、构件、元素和/或其组合的存在，不排除一个以上的其他形状、数字、操作、构件、元素和/或组合的存在或添加。
以下，参照示意性地绘示出本发明的优选实施例的附图，对本发明的实施例进行说明。在附图中，例如根据制造技术和/或公差可以预料所绘示形状的变更例。因此，本发明构思的实施例不应被解释为仅限于本说明书所绘示的特定形状，应当包括，例如制造中导致的形状变化。
图1是示意性地绘示出根据本发明一部分实施例的等离子体处理装置100的剖视图；图2是绘示出图1的等离子体处理装置100的控制部40的框图。
首先，如图1和图2所示，根据本发明一部分实施例的等离子体处理装置100可以大致包括处理室10、等离子体发生装置20、光学测定装置30以及控制部40。
处理室10可以是一种内部为空的筒形结构体，其内部形成有容纳晶圆1或基板的容纳空间，在一侧形成有与喷淋头12连接的气体供应管线11，在另一侧形成有气体排出管线13。
处理室10中可以设置有用于支撑或使晶圆1或基板旋转的基座S等基板支撑装置。
处理室10可以是具有足够的强度和耐久性的结构体，以支撑这样的基板供给管线11、喷淋头12、气体排出管线13或基座S等。这样的处理室10可以通过组装各种面板、垂直构件或水平构件等来形成。
然而，处理室10不限于附图中所示的形状，可以根据晶圆1或基板的规格、工程条件、设置环境或所需空间等来形成为非常多样的形态或形状。
等离子体发生装置20是为了在晶圆键合工序或基板键合工序之前对晶圆1或基板的表面进行前处理而利用电力供应管线21、22将提供至处理室10的工程气体激发至等离子体状态的装置，例如，可以利用电力供应管线21、22将射频功率或高频功率施加于喷淋头12或者进行接地，可以相对地对基座S进行接地或者对基座S施加射频功率或高频功率等。
因此，例如可以通过喷淋头12和基座S之间的电场使供应至处理室10内部的气体激发至等离子体P状态。
然而，这样的处理室10内部的等离子体P不限于附图中所示的方式，也可以以远程方式设置于处理室10的外部。
光学测定装置30是能够测定从等离子体发生装置20所产生的等离子体P中辐射的光的光学特性值的装置，例如可以是在等离子体产生期间测定出通过光端口31辐射的光的宽波段的多个波长的发光强度值并分析宽波段的各波长的发光强度值的光学发射光谱(Opt i ca l Emi ss i on Spectroscopy；OES)装置32。
在这里，光学发射光谱装置32不仅能够以监控半导体晶圆的干蚀刻工序中等离子体状态的功能被有效利用，还能够以蚀刻结束点检测(End Poi nt Detect i on；EPD)的功能等用途来被有效利用，可以是一种能够辨识特定物质的固有波长是否以峰值形态被检测出的光学装置。
这样的光学发射光谱装置32可以利用光分配模块(分光器)将通过光端口31、观察端口或光纤维等传播的光进行分解并通过OES传感器获得各波长光谱OES数据。
更具体而言，例如光学测定装置30可以是在产生等离子体的期间能够测定出通过光端口31辐射的光的第一波长带的第一发光强度值，且同时能够测定出第二波长带的第二发光强度值的光学发射光谱装置32。
在这里，第一波长带包括在对应于活性氧(O2+)的波长带中波长相对短的波段；第二波长带包括在对应于活性氧的波长带中波长相对长的波段。
通常对应于活性氧的波长带为595nm～678nm，经过反复的实验，能够以95％以上的概率正确地预测或判断出晶圆强度的第一波长带包括595nm～598nm，第二波长带包括634nm～636.5nm。
例如，当允许误差为0.5nm时，第一波长带包括596nm～597nm，第二波长带包括635nm～635.5nm。
以光学测定装置30所测定的特性值为基准预先预测晶圆键合后的晶圆键合强度(Wafer bond i ng strength)或基板键合后的基板键合强度的运算装置、中央处理装置、数据处理装置、微处理器、集成电路、半导体芯片、半导体封装件、电路基板、控制面板、电子部件、计算机、服务器计算机、个人电脑、手提电脑、笔记本计算机、智能手机、平板电脑、智能装置、程序处理部、储存有程序的储存装置等各种控制装置适用于控制部40。
如图2所示，控制部40可以包括：波长强度比计算部41，在产生等离子体的期间，计算出第一发光强度(i ntens ity)值与第二发光强度值的波长强度比(wave l ength intens i ty rat i o)，即计算出第一发光强度值除以第二发光强度值或第二发光强度值除以第一发光强度值的波长强度比；以及平均波长强度比计算部42，至少从波长强度比不会再上升或下降的饱和(saturat i on)区间A、峰值(peak)区间、收敛(convergi ng)区间中选择一个以上区间并计算出平均波长强度比；辨别部43，在平均波长强度比属于基准范围时输出正常辨别信号，或者当平均波长强度比超过基准范围时输出异常辨别信号；键合强度预测值计算部44，通过平均波长强度比乘以换算系数来计算出晶圆键合强度预测值或基板键合强度预测值。
在这里，这样的波长强度比或平均波长强度比是在碳氮化硅(Si CN)的界面上使Si-Si键断裂且增加SiO2、Si-O键的因子，其与晶圆嵌合强度有较高的相关系数值。
图3是绘示出在图1的等离子体处理装置100的控制部40中算出的波长强度比的饱和区间A的图表。
如图1至图3所示，在由波长强度比计算部41算出且通过第一发光强度值除以第二发光强度值获得的波长强度比的图表中，例如可以形成等离子体P初次产生并经过稳定的时间后波长强度比不再上升或下降的饱和区间。
经过重复试验的结果，可以确认这样的稳定化区间即饱和区间A中对数据的可信度高于等离子体P的启动初期，因此平均波长强度比计算部42可以选择这样的饱和区间A计算出平均波长强度比。
图4是绘示出在图3的等离子体处理装置100的控制部40中算出的波长强度比的饱和区间A中平均波长强度比与晶圆键合强度之间的关系的图表。
因此，如图3和图4所示，根据本发明部分实施例的等离子体处理装置100的控制部40中的平均波长强度比计算部42计算出波长强度比，可以确认所述波长强度比的饱和区间A中的平均波长强度比与晶圆键合强度之间的关系为线性输出级数或比例关系。
在这里，图中示出的波长强度比数据和晶圆键合强度数据是在多种压力和多种装置中获得的数据，例如将处理室10内部压力变更为70mT、100mT、300mT、500mT的同时采用A装置、B装置、C装置等。
借助于此，可以知道平均波长强度比乘以换算系数即可计算出键合强度，基于这样的理论依据，根据本发明部分实施例的等离子体处理装置100的控制部40中的键合强度预测值计算部44可以通过平均波长强度比乘以换算系数来计算出晶圆键合强度预测值或基板键合强度预测值。
图5是绘示出当用决定系数来分别考虑图3的对应于活性氧(O2+)状态的平均波长强度比、对应于氧(O)的波长强度以及对应于羟基(OH)的波长强度时的差别的图表。
如图5所示，当用决定系数分别考虑本发明部分实施例的对应于活性氧的平均波长强度比(O2+_596/635nm)、对应于氧的波长强度(O_777nm)以及对应于羟基的波长强度(OH_308.9nm)时，与实际晶圆键合强度之间的相关关系为O2+_596/635nm为0.96，显示出最高的96％的可信度或正确率，O_777nm为0.85，显示出中间程度的85％的可信度或正确率，OH_308.9nm为0.54，显示出最低的54％的可信度或正确率。
可以预测到其原因在于，当显示出777nm较强的活性氧激发状态的氧自由基(O*)被吸附在碳氮化硅界面上时，氧化膜不能再生长，而596～677nm强度的活性氧则是作为阳离子穿过等离子体鞘套后直接影响着在晶圆界面层上的表面氧化物薄膜的生长，从而有利于Si-O的形成。
因此，可以利用在等离子体处理过程中产生的等离子体中对应于活性氧的相对短波长带的发光强度值和相对长波长带的发光强度的波长强度比，能够以较高的概率例如95％以上的概率预测后续进行晶圆键合工序之后的晶圆键合强度，并且利用这一点可以实时地确定等离子体工序的方案，或者在等离子体处理后迅速且准确地确定等离子体工序的方案，防止晶圆键合强度下降的不良品的产生现象，可以生产出优质的产品，大幅度提高产品收率，例如，在不受处理室的内部空间、不同设备的工艺模块等的影像下，即便等离子体工艺条件或者晶圆的规格或工艺环境等发生了变更，也能够以较高的概率事先预测晶圆键合强度，从而有效地利用于广泛的等离子体处理工序中。
图6是示意性地绘示出根据本发明另一部分实施例的等离子体处理装置200的剖视图。
如图6所示，根据本发明部分实施例的等离子体处理装置200的光学测定装置30可以包括：第一光学传感器30-1，在产生等离子体的期间通过第一滤光器F1测定第一波长带的第一发光强度值；以及第二光学传感器30-2，在产生等离子体期间通过第二滤光器F2测定第二波长带的第二发光强度值。
像这样，第一光学传感器30-1以及第二光学传感器30-2可以分别利用图像传感器等测定出特定波长带的光，第一滤光器F1可以是使第一波长带的光通过的第一带通(Band-pass)滤光器，所述第二滤光器是使第二波长带的光通过的第二带通滤光器。
在这里，滤光器可以是一种选择性地透射特定波长范围或颜色的光而剩余的部分则吸收的光学部件。
在这里，第一波长带可以包括595nm～598nm，第二波长带可以包括634nm～636.5nm，例如允许误差为0.5nm时，第一波长带可以包括596nm～597nm，第二波长带可以包括635nm～635.5nm。
因此，也可以使用滤光器和图像传感器并相较于上述光学发射光谱更低廉地进行制造。
然而，本发明的光学测定装置30不限于光学发射光谱装置或光学传感器，除此以外，拍摄特定波长带的光的摄像机或其他光学传感器等非常多样的光学测定装置均可以适用。
图7是绘示出根据本发明一部分实施例的等离子体处理方法的顺序图。
如图1至图7所示，根据本发明部分实施例的等离子体处理方法是由包括：处理室10，内部形成有用于容纳晶圆1或基板的容纳空间，一侧形成有与喷淋头12连接的气体供应管线11，在另一侧形成有气体排出管线13；等离子体发生装置20，为了在晶圆键合工序或基板键合工序之前对晶圆1或基板的表面进行前处理，利用电力供应管线21、22将提供至处理室10的工程气体激发至等离子体状态；光学测定装置30，能够测定从等离子体发生装置20所产生的等离子体P中辐射出的光的光学特性值；以及控制部40，以光学测定装置30中所测定到的特性值为基准预先预测或判断晶圆键合后的晶圆键合强度或基板键合后的基板键合强度的等离子体处理装置100来实施，所述等离子体处理方法可以包括：步骤(a)，利用光学测定装置30在产生等离子体的期间测定出辐射的光的第一波长带的第一发光强度值，且同时测定出第二波长带的第二发光强度值；步骤(b)，利用控制部40，计算出第一发光强度值与第二发光强度值的波长强度比；以及步骤(c)，利用控制部40至少从波长强度比不会再上升或下降的饱和区间、峰值区间、收敛区间中选择一个以上区间并计算出平均波长强度比。
在所述步骤(a)中，第一波长带可以包括595nm～598nm，第二波长带可以包括634nm～636.5nm。
例如，当允许误差为0.5nm时，第一波长带可以包括596nm～597nm，第二波长带可以包括635nm～635.5nm。
在所述步骤(a)中，可以利用在产生等离子体的期间能够测定出通过光端口31辐射的光的第一波长带的第一发光强度值且同时能够测定出第二波长带的第二发光强度值的光学发射光谱装置32。
或者，在所述步骤(a)中，可以利用在产生等离子体的期间通过第一滤光器F1测定第一波长带的第一发光强度值的第一光学传感器30-1、以及在产生等离子体期间通过第二滤光器F2测定第二波长带的第二发光强度值的第二光学传感器30-2。
在所述步骤(d)中，可以在进行等离子体处理工序的途中辨别出正常辨别信号或异常辨别信号并实时地输出，或者在等离子体处理工序全部结束后，后续输出正常辨别信号或异常辨别信号。
因此，根据本发明，可以在等离子体处理工序的途中实时地测定波长强度比或平均波长强度比等并确定最佳的等离子体方案，或者也可以在等离子体处理工序全部结束后辨别出正常或异常并确定等离子体方案。
图8是绘示出根据本发明另一部分实施例的等离子体处理方法的顺序图。
如图1至图8所示，根据本发明另一部分实施例的等离子体处理方法是由包括：处理室10，内部形成有用于容纳晶圆1或基板的容纳空间，一侧形成有与喷淋头12连接的气体供应管线11，在另一侧形成有气体排出管线13；等离子体发生装置20，为了在晶圆键合工序或基板键合工序之前对晶圆1或基板的表面进行前处理，利用电力供应管线21、22将提供至处理室10的工程气体激发至等离子体状态；光学测定装置30，能够测定从等离子体发生装置20所产生的等离子体P中辐射出的光的光学特性值；以及控制部40，以光学测定装置30中所测定到的特性值为基准预先预测或判断晶圆键合后的晶圆键合强度或基板键合后的基板键合强度的等离子体处理装置100来实施，所述等离子体处理方法可以包括：步骤(e)，测定以往的等离子体处理工序的等离子体所产生的光的以往平均波长强度比，并且实际测定通过以往平均波长强度比来进行等离子体处理的晶圆1的实际晶圆键合强度或基板的实际基板键合强度，从而设定基准范围；步骤(a)，利用光学测定装置30在产生等离子体的期间测定出辐射的光的第一波长带的第一发光强度值，且同时测定出第二波长带的第二发光强度值；步骤(b)，利用控制部40，计算出第一发光强度值与第二发光强度值的波长强度比；步骤(c)，利用控制部40至少从波长强度比不会再上升或下降的饱和区间、峰值区间、收敛区间中选择一个以上区间并计算出平均波长强度比；以及步骤(d)，利用控制部40在平均波长强度比属于基准范围时输出正常辨别信号，或者当平均波长强度比超过基准范围时输出异常辨别信号。
图9是绘示出根据本发明又一部分实施例的等离子体处理方法的顺序图。
如图1至图9所示，根据本发明又一部分实施例的等离子体处理方法是由包括：处理室10，内部形成有用于容纳晶圆1或基板的容纳空间，一侧形成有与喷淋头12连接的气体供应管线11，在另一侧形成有气体排出管线13；等离子体发生装置20，为了在晶圆键合工序或基板键合工序之前对晶圆1或基板的表面进行前处理，利用电力供应管线21、22将提供至处理室10的工程气体激发至等离子体状态；光学测定装置30，能够测定从等离子体发生装置20所产生的等离子体P中辐射出的光的光学特性值；以及控制部40，以光学测定装置30中所测定到的特性值为基准预先预测或判断晶圆键合后的晶圆键合强度或基板键合后的基板键合强度的等离子体处理装置100来实施，所述等离子体处理方法可以包括：步骤(g)，测定以往的等离子体处理工序的等离子体所产生的光的以往平均波长强度比，并且实际测定通过以往平均波长强度比来进行等离子体处理的晶圆的实际晶圆键合强度或基板的实际基板键合强度，从而设定换算系数；步骤(a)，利用光学测定装置30在产生等离子体的期间测定出辐射的光的第一波长带的第一发光强度值，且同时测定出第二波长带的第二发光强度值；步骤(b)，利用控制部40，计算出第一发光强度值与第二发光强度值的波长强度比；步骤(c)，利用控制部40至少从波长强度比不会再上升或下降的饱和区间、峰值区间、收敛区间中选择一个以上区间并计算出平均波长强度比；步骤(f)，利用控制部40通过平均波长强度比乘以换算系数来计算出晶圆键合强度预测值或基板键合强度预测值。
图10是绘示出根据本发明又一部分实施例的等离子体处理方法的顺序图。
如图1至图10所示，根据本发明又一实施例的等离子体处理方法可以包括：步骤S1，首先，任意变更功率、压力(例如500mT以上)等工艺条件而其他条件则固定不变，获取处理室10的等离子体中产生的光的OES数据；步骤S2，从这样的OES数据中分离并检测出针对工程气体的各化学物质的波长；步骤S3，获取活性氧的峰值比即波长强度比在饱和区间A中的平均波长强度比(代表值)；步骤S4，利用平均波长强度比与工程结果即晶圆键合强度之间的相关系数(corre l at i on coeff i c i ent)对关系进行证明；步骤S5，当平均波长强度比的可信度超过0.95时，进行下一个步骤，从而能够判断出工程是否有异常；步骤S6，当经过这些步骤后工程失败时，分析工程失败的原因；步骤S7，或者判定为正常工程。
若平均波长强度比的可信度不超过0.95，则可以反复进行平均波长强度比的获取步骤。
因此，本发明通过在晶圆键合工序之前的步骤的等离子体处理工序中产生的等离子体的光学状态分析预先预测晶圆的键合强度，从而大幅度缩短工程时间和费用，并且通过明确地识别因素改善了等离子体处理工序，能够预测在晶圆键合的分界面上的氧化硅的生成机制，能够实时或后续光学性地监控等离子体内的正稳定状态下的密度变化，从而能够生产出优质的产品。
本发明作为参考描述了图中所示的实施例，但这只是一种示例，可以理解，本领域技术人员可以进行多种变更并获得等同的其他实施例。因此，本发明的真正的技术保护范围应当根据所附的权利要求书的技术思想进行确定。

Claims (20)

1.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
处理室，内部形成有用于容纳晶圆或基板的容纳空间；
等离子体发生装置，为了在晶圆键合工序或基板键合工序之前对所述晶圆或所述基板的表面进行前处理，将提供至所述处理室的工程气体激发至等离子体状态；
光学测定装置，能够测定从所述等离子体发生装置所产生的等离子体中辐射出的光的光学特性值；以及
控制部，以所述光学测定装置中所测定到的所述特性值为基准预先预测或判断晶圆键合后的晶圆键合强度或基板键合后的基板键合强度。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述光学测定装置是在产生等离子体的期间能够测定出通过光端口辐射的光的第一波长带的第一发光强度值，且同时能够测定出第二波长带的第二发光强度值的光学发射光谱装置。
3.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述控制部包括：
波长强度比计算部，在产生等离子体的期间，计算出所述第一发光强度值与所述第二发光强度值的波长强度比；以及
平均波长强度比计算部，至少从所述波长强度比不会再上升或下降的饱和区间、峰值区间、收敛区间中选择一个以上区间并计算出平均波长强度比。
4.根据权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述控制部还包括辨别部，所述辨别部在所述平均波长强度比属于基准范围时输出正常辨别信号，或者当所述平均波长强度比超过所述基准范围时输出异常辨别信号。
5.根据权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述控制部还包括键合强度预测值计算部，所述键合强度预测值计算部通过所述平均波长强度比乘以换算系数来计算出晶圆键合强度预测值或基板键合强度预测值。
6.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述第一波长带包括在对应于活性氧的波长带中波长相对短的波段；
所述第二波长带包括在对应于活性氧的波长带中波长相对长的波段。
7.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述第一波长带包括595nm～598nm；
所述第二波长带包括634nm～636.5nm。
8.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述光学测定装置包括：
第一光学传感器，在产生等离子体的期间通过第一滤光器测定第一波长带的第一发光强度值；以及
第二光学传感器，在产生等离子体期间通过第二滤光器测定第二波长带的第二发光强度值。
9.根据权利要求8所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述第一滤光器是使所述第一波长带的光通过的第一带通滤光器；
所述第二滤光器是使所述第二波长带的光通过的第二带通滤光器。
10.根据权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述第一波长带包括595nm～598nm；
所述第二波长带包括634nm～636.5nm。
11.一种等离子体处理方法，其特征在于，所述等离子体处理方法是由包括：处理室，内部形成有用于容纳晶圆或基板的容纳空间；等离子体发生装置，为了在晶圆键合工序或基板键合工序之前对所述晶圆或所述基板的表面进行前处理，将提供至所述处理室的工程气体激发至等离子体状态；光学测定装置，能够测定从所述等离子体发生装置所产生的等离子体中辐射出的光的光学特性值；以及控制部，以所述光学测定装置中所测定到的所述特性值为基准预先预测或判断晶圆键合后的晶圆键合强度或基板键合后的基板键合强度的等离子体处理装置来实施，
所述等离子体处理方法包括：
步骤(a)，利用所述光学测定装置在产生等离子体的期间测定出辐射的光的第一波长带的第一发光强度值，且同时测定出第二波长带的第二发光强度值；
步骤(b)，利用所述控制部，计算出所述第一发光强度值与所述第二发光强度值的波长强度比；以及
步骤(c)，利用所述控制部至少从所述波长强度比不会再上升或下降的饱和区间、峰值区间、收敛区间中选择一个以上区间并计算出平均波长强度比。
12.根据权利要求11所述的等离子体处理方法，其特征在于，
在所述步骤(c)之后还包括步骤(d)，在所述步骤(d)中，利用所述控制部在所述平均波长强度比属于基准范围时输出正常辨别信号，或者当所述平均波长强度比超过所述基准范围时输出异常辨别信号。
13.根据权利要求12所述的等离子体处理方法，其特征在于，
所述步骤(d)中，在进行等离子体处理工序的途中判断出所述正常辨别信号或所述异常辨别信号并实时地输出，或者在等离子体处理工序全部结束后，后续输出所述正常辨别信号或所述异常辨别信号。
14.根据权利要求12所述的等离子体处理方法，其特征在于，
在所述步骤(a)之前还包括步骤(e)，在所述步骤(e)中，测定以往的等离子体处理工序的等离子体所产生的光的以往平均波长强度比，并且实际测定通过以往平均波长强度比来进行等离子体处理的晶圆的实际晶圆键合强度或基板的实际基板键合强度，从而设定所述基准范围。
15.根据权利要求11所述的等离子体处理方法，其特征在于，
在所述步骤(c)之后还包括步骤(f)，在所述步骤(f)中，利用所述控制部通过所述平均波长强度比乘以换算系数来计算出晶圆键合强度预测值或基板键合强度预测值。
16.根据权利要求15所述的等离子体处理方法，其特征在于，
在所述步骤(a)之前还包括步骤(g)，在所述步骤(g)中，测定以往的等离子体处理工序的等离子体所产生的光的以往平均波长强度比，并且实际测定通过以往平均波长强度比来进行等离子体处理的晶圆的实际晶圆键合强度或基板的实际基板键合强度，从而设定所述换算系数。
17.根据权利要求11所述的等离子体处理方法，其特征在于，
在所述步骤(a)中，所述第一波长带包括595nm～598nm；
所述第二波长带包括634nm～636.5nm。
18.根据权利要求11所述的等离子体处理方法，其特征在于，
在所述步骤(a)中，利用在产生等离子体的期间能够测定出通过光端口辐射的光的第一波长带的第一发光强度值且同时能够测定出第二波长带的第二发光强度值的光学发射光谱装置。
19.根据权利要求11所述的等离子体处理方法，其特征在于，
在所述步骤(a)中，利用在产生等离子体的期间通过第一滤光器测定第一波长带的第一发光强度值的第一光学传感器、以及在产生等离子体期间通过第二滤光器测定第二波长带的第二发光强度值的第二光学传感器。
20.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
处理室，内部形成有用于容纳晶圆或基板的容纳空间；
等离子体发生装置，为了在晶圆键合工序或基板键合工序之前对所述晶圆或所述基板的表面进行前处理，将提供至所述处理室的工程气体激发至等离子体状态；
光学测定装置，能够测定从所述等离子体发生装置所产生的等离子体中辐射出的光的光学特性值；以及
控制部，以所述光学测定装置中所测定到的所述特性值为基准预先预测或判断晶圆键合后的晶圆键合强度或基板键合后的基板键合强度；
所述光学测定装置是在产生等离子体的期间能够测定出通过光端口辐射的光的第一波长带的第一发光强度值，且同时能够测定出第二波长带的第二发光强度值的光学发射光谱装置；
所述控制部包括：
波长强度比计算部，在产生等离子体的期间，计算出所述第一发光强度值与所述第二发光强度值的波长强度比；
平均波长强度比计算部，至少从所述波长强度比不会再上升或下降的饱和区间、峰值区间、收敛区间中选择一个以上区间并计算出平均波长强度比；以及
辨别部，在所述平均波长强度比属于基准范围时输出正常辨别信号，或者当所述平均波长强度比超过所述基准范围时输出异常辨别信号；
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